PEMBUATAN MODUL INVERTER 3 FASA SINUSOIDAL PULSE WIDTH MODULATION SEBAGAI PENGATURAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI 3 FASA TERHUBUNG SEGITIGA 220 VOLT Sardiyanto L2F302523
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang Abstrak Motor induksi tiga fasa merupakan jenis motor yang paling banyak digunakan di bidang industri dibandingkan motor jenis lain. Ini dikarenakan motor induksi tiga fasa memiliki banyak keunggulan. Tetapi terdapat juga suatu kelemahan dari motor induksi tiga fasa yaitu kesulitan dalam mengatur kecepatan. Karena pengaturan kecepatan motot induksi tiga fasa pada dasarnya dapat dilakukan dengan mengubah jumlah kutub motor atau mengubah frekuensi suplai motor. Pengaturan kecepatan dengan mengubah jumlah kutub sangat sulit karena dilakukan dengan merubah konstruksi fisik motor, jadi pengaturannya akan sangat terbatas sedangkan pengaturan kecepatan motor induksi tiga fasa dengan mengubah frekuensi suplai motor akan jauh lebih mudah dan tidak terbatas tanpa harus merubah konstruksi fisik motor. Pada tugas akhir ini dibuat suatu modul inverter tiga fasa sinusoidal pulse width modulation (SPWM) untuk mengatur kecepatan motor induksi tiga fasa. SPWM ini dimaksudkan untuk menekan harmonisa pada sisi output Inverter ini pada dasarnya menggunakan modulasi sinus yaitu pendekatan pada hasil akhir gelombang sinus dengan mengatur frekuensi dari 35 hz sampai 70 hz dengan range 5 hz dan tegangan masukkan inverter dijaga konstan. Inverter ini menggunakan enam buah mosfet yang dipicu oleh optocoupler dan dikendalikan oleh mikrokontroller AT89S51. Modul ini diuji dengan motor induksi tiga fasa menggunakan sistem open loop tanpa beban. Kecepatan motor akan ditampilkan oleh tachometer yang dikendalikan oleh mikrokontroller AT89S51 lainnya. Modul dalam tugas akhir ini akhirnya sudah dapat digunakan mengatur kecepatan motor induksi tiga fasa rotor bajing terhubung segitiga 220 volt dari kecepatan sekitar 1045 rpm pada frekuensi 35 hz sampai sekitar 2085 rpm pada frekuensi 70 hz. Pada output inverter, walaupun setelah digunakan pemicuan SPWM masih terdapat harmonisa yang timbul. 1.1
I. PENDAHULUAN
Latar Belakang Semakin banyaknya penggunaan motor induksi tiga fasa di dunia industri maka dituntut terciptanya kemudahan penggunaannya dalam proses suatu produksi, terutama dalam mengatur kecepatan. Pengaturan kecepatan motor induksi tiga fasa dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu mengubah jumlah kutub dan mengatur frekuensi. Dengan mengatur frekuensi tegangan, yang juga disebut inverter merupakan cara yang lebih efisien dan akan didapatkan kecepatan motor yang bervariasi. Dengan perkembagan elektronika daya saat ini, muncul beberapa teknik aplikasi dalam pemicuan inverter antara lain Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM), Selected Harmonic Elimination PWM (SHE PWM), Minimum Ripple Current PWM, Hysterisis Band Curret Control PWM, Sigma Delta Modulation, dan Space Vector PWM ( SVM). Pada tugas akhir ini dirancang dan dianalisa teknik pemicuan inverter tiga fasa menggunakan metode Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) dengan 9 pulsa pemicuan. Modulasi sinus ini diharapkan dapat menekan harmonisa yang terjadi di sisi tegangan keluaran. 1.2 1.
Tujuan Tujuan dari pembuatan tugas akhir ini antara lain : Membuat dan mempelajari modul inverter 3 fasa dengan metode pemicuan SPWM untuk mengatur kecepatan motor induksi tiga fasa dengan 9 pulsa pemicuan dalam setengah periode dan menggunakan tegangan masukan dc yang konstan.
2.
Mengamati kecepatan putar motor induksi tiga fasa terhubung segitiga dengan mengontrol frekuensi inverter.
1.3
Pembatasan Masalah Pembahasan dalam tugas akhir ini dibatasi oleh : Motor induksi yang digunakan adalah motor induksi tiga fasa yang tersedia di laboratorium dengan dihubung segitiga. Pengaturan kecepatan motor induksi tiga fasa dilakukan dengan mengatur frekuensi sumber antara 35 Hz sampai 70 Hz dengan range kenaikan 5 Hz. Sistem pengaturan yang digunakan adalah open loop. Pengaturan frekuensi sumber menggunakan inverter tiga fasa dengan 9 pulsa sinusoidal pulse width modulation. Mikrokontroller yang digunakan adalah AT89S51. Pembahasan tentang mikrokontroller dibatasi hanya yang berkaitan dengan tugas akhir ini secara langsung. Pembahasan harmonisa hanya pada sisi output inverter dan sampai harmonisa ke-20 saja Pengaturan kecepatan dilakukan pada saat motor tidak dibebani (beban nol) dengan pengoperasian terpisah untuk masing-masing frekuensi. Tidak dibahas mengenai kondisi starting, stopping dan braking Komponen dan rangkaian elektronika yang digunakan hanya dibahas pada fungsi kerjanya. Tidak dibahas mengenai blok penyearah (rectifier) yang digunakan.
a. b. c. d. e. f. g. h. i. j. k.
2.1
II. DASAR TEORI
MOSFET MOSFET merupakan singkatan dari Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor dan bahan-bahan penyusunnya terdiri dari logam, oksida dan semikonduktor. MOSFET dibuat dengan meletakkan lapisan oksida pada semikonduktor dari tipe NPN maupun PNP dan lapisan logam diletakkan diatasnya. Gambar 2.1 memperlihatkan konfigurasi dasar dari MOSFET yang terdiri dari 3 buah kaki yaitu gate, drain, source.
Gambar 2.1 Konfigurasi dasar MOSFET[2] 2.1.1 Rangkaian Pelindung MOSFET Pada operasi switching/pensaklaran inverter, MOSFET membutuhkan suatu rangkaian pelindung yang disebut snubber[8] [9] . Pada tugas akhir ini digunakan snubber RC[8] [9] yaitu sebuah rangkaian snubber yang terdiri dari sebuah resistor murni dihubung seri dengan kapasitor mika. Rangkaian snubber RC ini dapat dilihat pada gambar 2.2 di bawah ini :
Gambar 2.2 Rangkain snubberRC
[8] [9]
Komponen-komponen snubber dapat dicari dengan persamaan 2.1 dan 2.2 dibawah ini[9] : Vo Rs = ....................................................... (2.1) I Ps Cs = ............................................. (2.2) 2 Vo × f s dimana : RS = resistor snubber CS = kapasitor snubber VO = tegangan DC inverter PS = daya resistor snubber I = arus inverter fS = frekuensi Inverter Tiga Fasa Inverter [2] adalah suatu alat yang berfungsi merubah tegangan searah (DC) menjadi tegangan bolak-balik (AC), dimana besar tegangan dan frekuensi keluarannya dapat diatur. Besar frekuensi dilakukan dengan mengatur periode gelombang keluaran. Seperti pada persamaan 2.3 berikut ini 1 f = ( Hz ) ................................................... (2.3) T
Gambar 2.3 berikut menunjukkan mekanisme dari inverter 3 fasa dalam tugas akhir ini.
Gambar 2.3 Mekanisme Inverter 3 Fasa 2.2.1 Inverter SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation) [10] [11] [12] SPWM adalah suatu metode yang digunakan untuk menentukan sudut pemicuan dengan cara membandingkan gelombang segitiga dengan 3 gelombang sinus (fasa R, fasa S, dan fasa T) yang masing-masing berbeda fasa 120o, seperti ditunjukkan pada gambar 2.4.
Gambar 2.4 Pemicuan gelombang SPWM Setelah didapatkan titik potong antara gelombang segitiga dan tiga gelombang sinus (R, S, dan T), maka ditiap titik dilakukan pemicuan secara bergantian antara MOSFET sisi atas dan bawah sampai satu periode. Sedangkan tegangan pemicuan dapat dilihat dari gambar 2.5 di bawah ini :
2.2
Gambar 2.5 Tegangan fasa-netral dan tegangan fasa-fasa
Tegangan VRN, VSN, dan VTN adalah tegangan fasa ke netral yang merupakan hasil pemicuan MOSFET sisi atas dan MOSFET sisi bawah, sedangkan tegangan antar fasa merupakan selisih antara tegangan dua fasa yang berbeda. 2.3
Mikrokontroller AT89S51 Mikrokontroller ini mempunyai spesifikasi sebagai berikut: 4 kbytes flash memory, in system programming (ISP), 32 I/O yang dapat diprogram, 128 x 8 bit RAM internal, 2 buah timer/counter 16 bit, 6 sumber interupsi, watchdog timer dan dual DPTR. Mikrokontroller berfungsi untuk mengatur keseluruhan proses pemicuan inverter dan sebagai alat ukur kecepatan putar motor (tachometer). 2.4
Motor Induksi Tiga Fasa Dari karakteristik motor induksi tiga fasa dimana frekuensi (f) berbanding lurus dengan kecepatan medan putar (N) sesuai persamaan 2.4 berikut ini : nS =
120. f P
..............................................……(2.4)
dimana : ns = kecepatan sinkron (rpm) f = frekuensi (Hz) P = Jumlah kutub Kecepatan medan putar setelah diperhitungkan dengan slip (s) yang terjadi akan menjadi kecepatan putar rotor sesuai persamaan 2.5 berikut ini n = (1 − s ) nS .............................................……(2.5)
dimana : s = slip ns = kecepatan sinkron [putaran/menit] n = Kecepatan rotor Dari persamaan 2.4 dan 2.5 diatas menunjukkan bahwa pengaturan kecepatan motor induksi dapat dilakukan dengan merubah frekuensi supply atau merubah jumlah kutub. 3.1
III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
Perancangan Perangkat Keras Peralatan dalam tugas akhir adalah berupa modul inverter 3 fasa dengan metode pemicuan SPWM[10] [11] [12] yang digunakan untuk mengatur kecepatan motor induksi 3 fasa melalui variasi frekuensi dan dirancang menjadi blokblok sebagai berikut :
Tiap-tiap blok tersebut diatas diwujudkan/ digambarkan berupa layout komponen/simbol yang mewakili fungsi kerjanya dan diletakkan di atas modul. 3.1.1 Suplai Tegangan AC 1 Fasa Suplai tegangan ac 1 fasa berasal dari tegangan jalajala PLN 220 V dan frekuensi sumber 50 Hz. 3.1.2 Penyearah Jembatan Penuh Pada tugas akhir ini menggunakan penyearah gelombang penuh dengan menggunakan dioda jembatan (bridge) dan sisi keluarannya dihubung paralel dengan 2 buah kapasitor bipolar 470 µF/400 V yang masing-masing dihubung seri dan 2 buah resistor 51 kW/5 W yang masingmasing dihubung seri pula. Kapasitor ini digunakan supaya hasil tegangan dc lebih besar dan halus sedangkan resistornya digunakan untuk membuang muatan yang ada dalam 2 kapasitor tersebut apabila sistem dalam keadaan berhenti. Dan untuk pengamannya digunakan sebuah kontak dari kontaktor. Simbol untuk rangkaian diatas dapat ditunjukkan gambar 3.2 sebagai berikut :
Gambar 3.2 Simbol rangkaian penyearah 3.1.3 Inverter 3 Fasa Inverter 3 fasa dirancang menggunakan 6 buah MOSFET, dimana masing-masing fasa menggunakan 2 buah MOSFET. Masing-masing MOSFET dilindungi oleh sebuah diode daya yang dipasang anti parallel dan sebuah rangkaian snubber RC[8] [9] . Simbol dari inverter 3 fasa dapat dilihat dari gambar 3.3 dibawah ini :
Gambar 3.3 Simbol rangkaian inverter 3 fasa
Gambar 3.1 Diagram blok perancangan alat
MOSFET dalam tugas akhir ini menggunakan seri IRFP460 buatan IR yang memiliki Tegangan Drain-Source 500 V dan Arus Drain 20 A. Komponen snubber RC dapat dicari dengan persamaan 2.1 dan 2.2. Dalam sistem ini, inverter beroperasi pada tegangan masukkan maksimal 500 Vdc dan arus nominal 4 Ampere serta penghitungan pada saat frekuensi 50 hz. Sehingga didapatkan : Ps 10 Vo 500 Cs = = Rs = = 2 4 Vo × f s I 500 2 x 50 = 125 Ω / 10 W = 0,8 µF
3.1.4 Rangkaian Pemicuan Rangkaian pemicuan untuk inverter gambar 3.3 diatas dapat ditunjukkan pada gambar 3.4 di bawah ini
2.
yang sama dan memperoleh bentuk tegangan yang simetris serta untuk menghilangkan harmonisa genap. Perbandingan antara amplitudo gelombang sinus dan gelombang segitiga (ma) harus ≤1 untuk menjaga agar tidak terjadi overmodulation. Overmodulation adalah kondisi dimana amplitudo gelombang kontrol melebihi amplitudo gelombang segitiga.
Gambar 3.4 Simbol rangkaian pemicuan inverter 3.1.5 Tombol Masukan, Display RPM, dan Display Frekuensi Blok disini terdapat beberapa layout komponen yang terdiri dari 2 bagian penting yaitu yang pertama 5 tombol pengatur untuk inverter serta yang kedua indikator kerja dari inverter berupa lampu LED, display rpm, dan display frekuensi inverter yang masing-masing berupa tampilan sevensegment. 3.1.6 Mikrokontroller 1 dan 2 Pada modul ini digunakan 2 buah Mikrokontroller yang masing-masing bekerja secara terpisah dan dapat diprogram dengan mudah, mikrontroller 1 untuk mengontrol inverter sedangkan mikrontroller 2 untuk menampilkan kecepatan motor induksi (tachometer). 3.1.7 Sensor Putaran Sensor putaran disini disebut Tachometer yang diperlihatkan pada gambar 3.5 di bawah ini :
Gambar 3.5 Rangkaian sensor untuk tachometer[13] Rangkaian sensor di atas untuk mendeteksi lubang pada piringan disc yang mempunyai 60 lubang. Keluaran dari sensor ini diteruskan ke mikrokontroller 2 pada port 3.5 untuk diolah menjadi data tachometer. 3.2
Perancangan Sinusoidal Pulse Width Modulation(SPWM) Untuk mendapatkan pemicuan SPWM ada beberapa hal yang diperhatikan dalam perancangan pemicuan SPWM pada inverter tiga fasa adalah[11] [12] : 1. Perbandingan frekuensi gelombang segitiga dan gelombang sinus (mf) harus kelipatan 3 dan ganjil. Supaya masing-masing fasa mendapatkan pemicuan
Gambar 3.6 Perpotongan gelombang kontrol dan segitiga Seperti gambar 3.6 di atas, pada tugas akhir ini diambil nilai mf =9 (kelipatan 3 serta ganjil) dan ma=0,9. Adapun sudut pemicuan SPWM dapat dicari dari perpotongan antara gelombang segitiga dan gelombang kontrol masing-masing fasa. Misal: garis AB
y AB = mx + c → A(0,0); B(10,1)
m=
( yB − y A ) ( xB − x A )
=
y AB = 0,1x + c
(1 − 0)
(10 − 0)
1 = 0,1 ( xB adalah 36
bagian garis AT, AT=360)
misal titik uji di A(0,0), maka : c = y AB − 0,1x = 0 − 0 = 0; jadi : y
= 0,1x AB Dengan cara yang sama dapat diperoleh persamaan untuk garis-garis yang lainnya. Selanjutnya persamaan-persamaan garis lurus ini dipotongkan dengan persamaan gelombang kontrol masingmasing fasa sehingga diperoleh nilai-nilai sudut pemicuan sebagai berikut Tabel 3.1 Sudut pemicuan SPWM SUDUT PEMICUAN ( x ) (derajat) PERSAMAA FASA R FASA S FASA T N GARIS y = VR y = VS y = VT
y AB = y y BC = y
0
17,32
29
52,83
67,17
y CD = y
46,53
y DE = y y EF = y y FG = y
y GH = y y HI = y
-
-
7,17
31
13,47
89
73,47
60
127,2
120
91
133,5
42,68
102,7
77,32
137,3
112,8
106,5
y IJ = y
y JK = y y KL = y y LM = y y MN = y
162,7
166,5
180
172,8
226,5
211
197,3
232,8
149
151
209
187,2
247,2
222,7
193,5
269
253,5 282,7
257,3
y PQ = y
307,2
300
286,5
y QR = y
313,5
317,3
292,8
342,7
346,5
329
y NO = y y OP = y
y RS = y y ST = y
271
360
352,8
240
331
Setelah mendapatkan nilai dari sudut picu, gelombang dengan modulasi SPWM yang dihasilkan untuk masingmasing fasanya ditunjukkan pada gambar 3.7
Gambar 3.7 Sudut pemicuan masing-masing fasa Hasil gelombang output antar fasa di atas sangat simetri yaitu dengan 18 pulsa setiap 1 periode (9 pulsa pada siklus positif dan 9 pulsa pada siklus negatif). Hal yang sama berlaku pula untuk tegangan antar fasa yang lain. 3.3
Perancangan Program Pada subbab ini akan dikemukakan mengenai perancangan program yang nantinya diisikan ke dalam 2 mikrokontroller. Disini terdapat 2 macam program yaitu program utama untuk inverter dan program bantu untuk tachometer. Untuk memepermudah melakukan pemrograman pada mikrokontroller, terlebih dahulu dibuat flowchart dari perancangan program. 3.3.1 Program Utama Program utama adalah program inverter yang diisikan ke mikrokontroller 1 dimana berfungsi untuk mengatur seluruh proses inverter.
Gambar 3.8 Flowchart program utama 3.3.2 Program Bantu Program bantu adalah program tachometer yang diisikan ke mikrokontroller 2 dimana berfungsi untuk menampilkan kecepatan motor. Adapun flowchart programnya adalah sebagai berikut
Pada gambar 4.2 bentuk sinyal pemicuan sama dengan gambar 4.1, hanya saja beda tegangan. Untuk membandingkan langsung sinyal pemicuan dari mikrokontroller dan optocoupler dapat ditunjukkan dengan gambar 4.3
Gambar 3.9 Flowchart program untuk tachometer IV. PENGUJIAN DAN ANALISIS
Pengujian dan pengukuran modul inverter sinusoidal pulse width modulation yang bertujuan mengatur kecepatan motor induksi 3 fasa ini meliputi: 1. Pengujian sinyal pemicuan 2. Pengujian output inverter 3. Pengujian kecepatan 4. Pengukuran harmonisa 4.1
Pengujian Sinyal Pemicuan Sinyal pemicuan SPWM dari port 1 mikrokontroller untuk memicu optocoupler ditunjukkan gambar 4.1
Gambar 4.3 Sinyal pemicuan SPWM dari mikrokontroller (gambar atas) dan sinyal pemicuan dari optocoupler (gambar bawah) pada frekuensi 50 hz Ketiga gambar di atas diambil dari gambar Oscilloscope dengan setting 5volt/div dan 2ms/div. 4.2
Pengujian Output Inverter Pengujian output inverter meliputi pengujian dan pengukuran tegangan, arus, serta cos φ pada masing-masing frekuensi ketika terbebani oleh motor induksi 3 fasa terhubung segitiga. Dari pengujian tegangan dan arus dengan menggunakan Oscilloscope diperoleh gambar berikut :
Gambar 4.4 Tegangan antar fasa (R-S) pada frekuensi 50 Hz Gambar 4.1 Sinyal pemicuan SPWM dari mikro pada frekunsi 50 hz Pada gambar 4.1 terlihat bahwa sinyal yang dihasilkan oleh mikrokontroller untuk memicu optocoupler sisi atas dan sisi bawah saling berlawanan. Gambar 4.5 Arus fasa R pada frekuensi 50 Hz
Gambar 4.2 Sinyal pemicuan SPWM dari optocoupler pada frekuensi 50 hz
Dari gambar 4.4 di atas terlihat bahwa setiap periode terdiri dari 18 pulsa SPWM. Untuk gambar 4.4 digunakkan setting 5volt/div dan 2ms/div, sedangkan gambar 4.5 yang berupa arus fasa R di setting 5volt/div dan 5ms/div. Selain pengujian bentuk gelombang menggunakan oscilloscope, juga dilakukan pengukuran terhadap tegangan input (VIN), arus input (IIN), tegangan antar fasa (VRS, VST, VTR), arus fasa (IR, IS, IT), dan cosφ yang ditunjukkan pada tabel 4.1 berikut ini
Tabel 4.1 Data pengukuran tegangan, arus dan cosφ f hz
IIN
(Vdc)
Tegangan Antar Fasa
Arus Fasa (Aac)
(Vac)
(Adc)
45
Cosφ
VRS
VST
VTR
IR
IS
IT
50 55
35
308,3
1,89
213,9
212,9
212,5
3,54
3,55
3,40
0,277
40
313,8
1,42
217,8
216,0
218,2
2,68
2,67
2,59
0,269
45
317,1
1,13
219,0
219,2
219,6
2,13
2,12
2,10
0,237
50
317,1
0,94
219,7
219,8
220,5
1,90
1,80
1,79
0,234
55
317,3
0,84
220,8
219,6
219,6
1,62
1,63
1,45
0,195
60
318,6
0,69
218,2
217,0
219,9
1,37
1,32
1,28
0,227
65
317,9
0,61
218,1
218,3
218,6
1,22
1,20
1,18
0,254
70
318,8
0,54
217,1
218,0
218,8
1,08
1,07
1,05
0,263
35
40
45
50
55
60
65
70
V antar fasa (V)
Grafik Hubungan Frekuensi-Arus Beban
1490
1490
0,007
1639
0,006
1788
1934
2100
0,004
1640
1787
1950
70
1345
0,007
1934
2083
0,008
2085
0,007
Adapun grafik hubungan antara frekuensi dan kecepatan putar rotor ditunjukkan pada gambar 4.8 di bawah ini Grafik Frekuensi-Kecepatan
2500 2000 1500 1000 500 0
35
40
45
50
55
60
65
70
Dari gambar grafik di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa terbukti pengaturan kecepatan motor induksi 3 fasa dapat dilakukan dengan merubah frekuensi yang masuk ke dalam motor induksi. Hal ini juga sesuai dengan perhitungan dari persamaan 2.4. 4.4
Pengukuran Harmonisa Sedangkan dari pengukuran menggunakan alat ukur digital HIOKI 3286-20 diperoleh data seperti berikut
4 Arus Beban (A)
1500
1340
Gambar 4.8 Grafik antara frekuensi dan kecepatan
Gambar 4.6 Grafik antara frekuensi dan Tegangan antar fasa
3 2 1 35
40
45
50
55
60
65
Har Ke
70
Frekuensi (Hz)
Gambar 4.7 Grafik antara frekuensi dan arus beban Dari gambar 4.6, dapat dijelaskan bahwa ketika frekuensi dinaikkan maka tegangan antar fasa akan naik tetapi kenaikkannya cenderung berhenti dan konstan pada frekuensi 50 hz dan seterusnya. Ini dikarenakan adanya base frequency [5] yaitu frekuensi dasar dari motor induksi. Untuk gambar 4.7 arus beban akan turun dengan kenaikkan frekuensi, ini dikarenakan Magnetic Flux[5] juga turun. 4.3
Pengujian Kecepatan Pengujian kecepatan dilakukan pada kondisi motor tidak berbeban dengan menggunakan tachometer digital Lutron DT 2235B dan tachometer yang dimiliki oleh modul. Tabel 4.2 Data pengukuran kecepatan
35
0,004
Frekuensi (Hz)
Frekuensi (Hz)
f (Hz)
1195
1800
65
Grafik Hubungan Frekuensi-Tegangan Antar Fasa
0
1192
1650
60
Hubungan komponen tersebut dapat diperlihatkan oleh gambar grafik di bawah ini : 222 220 218 216 214 212 210 208
1200 1350
Kecepatan (rpm)
VIN
40
Kec. Sinkron (nS)
DT 2235B
Dgn. Mikro
1050
1044
1045
Kecepatan Rotor (n)
Slip (s) 0,005
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tabel 4.3 Data pengukuran harmonisa arus
Para meter (A) % (A) % (A) % (A) % (A) % (A) % (A) % (A) % (A) % (A) %
R
S
T
0,52 100 0,03 6,1 0,05 9,9 0,00 1,4 0,03 6,1 0,04 6,9 0,08 15,1 0,02 3,6 0,01 2,2 0,02 4,3
0,23 100 0,02 8,6 0,01 6,3 0,01 5,0 0,02 9,7 0,02 7,1 0,03 13,8 0,01 5,6 0,00 1,7 0,00 3,0
0,65 100 0,03 4,6 0,03 4,3 0,00 0,9 0,00 1,4 0,02 3,5 0,12 18,7 0,00 1,2 0,01 1,7 0,00 0,4
Har Ke11
Para meter
(A) % 12 (A) % 13 (A) % 14 (A) % 15 (A) % 16 (A) % 17 (A) % 18 (A) % 19 (A) % 20 (A) % THD(%)
R
S
T
0,03 6,6 0,01 2,4 0,01 2,0 0,00 1,7 0,00 1,7 0,02 3,8 0,01 2,8 0,04 8,5 0,01 2,3 0,01 2,1 24,7
0,00 3,3 0,00 3,3 0,00 0,1 0,00 0,6 0,00 0,7 0,00 2,5 0,00 3,1 0,02 9,1 0,00 0,6 0,00 1,0 24,1
0,06 9,9 0,00 1,3 0,02 2,5 0,00 0,9 0,01 1,9 0,01 1,7 0,05 7,0 0,02 3,3 0,05 7,4 0,00 0,9 24,4
Pengukuran yang dilakukan menggunakan HIOKI 3286-20 hanya dilakukan sampai harmonisa ke-20 dan pada frekuensi
dasar 50 Hz saja. Dan dari data ini dapat dibuat spektrum harmonisa arus seperti berikut Grafik Harmonisa Pada Frekuensi 50 Hz
Amplitudo (%)
120,0 100,0
R S T
80,0 60,0 40,0 20,0 0,0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Harmonisa Ke-n
Gambar 4.9 Spektrum harmonisa hasil pengukuran V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1.
Kesimpulan Dari hasil pengujian dan analisa tugas akhir dengan judul Pembuatan Modul Inverter 3 Fasa Sinusoidal Pulse Width Modulation sebagai pengaturan kecepatan motor induksi 3 fasa terhubung segitiga 220 volt maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut : 1. Modulasi lebar pulsa sinus dihasilkan dengan memotongkan gelombang segitiga dan gelombang sinus, dimana amplitudo gelombang segitiga lebih besar dari gelombang sinus dengan perbandingan 0,9 dan menggunakan 18 pulsa pemicuan dalam satu periode. 2. Mikrokontroller AT89S51 optocoupler 4N35 dapat digunakan dengan baik untuk proses pemicuan 6 buah MOSFET pada inverter tiga fasa menggunakan modulasi sinus. 3. Sinyal pemicuan yang dihasilkan mikrokontroller dengan optocoupler hasilnya sama karena menggunakan ic hex inverter 4049. 4. Modul yang telah dibuat dapat digunakan untuk pengaturan kecepatan motor induksi dari kecepatan sekitar 1045 rpm pada frekuensi 35 hz sampai sekitar 2085 rpm pada frekuensi 70 hz. 5. Pengaturan kecepatan dilakukan dengan mengatur frekuensi inverter, semakin kecil frekuensi maka kecepatan putar motor akan menurun dan semakin besar frekuensi maka kecepatan putar motor akan meningkat. 5.2. Saran 1. Optocoupler yang digunakan sebaiknya dipilih yang memiliki karakteristik waktu tunda yang kecil sehingga akan mengurangi cacat gelombang yang terjadi. 2. Pengembangan tugas akhir ini dapat dilakukan untuk kondisi motor berbeban dengan menggunakan sistem umpan balik kecepatan. 3. Pengembangan tugas akhir ini dapat dilakukan dengan membuat perbandingan gelombang segitiga dan gelombang sinus diperbesar ataupun diperkecil dari 0,9 4. Untuk tegangan masukkan inverter supaya dapat dikontrol juga, sehingga dapat dianalisa torsi motornya. 5. Alat ini dapat dikembangkan dengan menambah filter harmonisa pada sisi outputnya.
DAFTAR PUSTAKA [1]
………………… __ , Power MOSFET, Philips Semiconductor. [2] Lukman Hakim, Agung Warsito, Mochammad Facta,” “ Laporan TA Jurusan Teknik Elektro FT Undip, 2001. [3] http://www.irf.com. [4] Paulus Wijayacitra, Buku Data IC Catu Daya, Elex Media Komputindo, 1996 [5] ………………… __ , FATEC Inverter Appication Course, Mitsubishi Electric. [6] ……………………, Topology: Three phase, Internet [7] M. Rashid, Power Electronics Circuit, Device, and Aplication 2nd, Prentice-Hall International Inc, 1988. [8] Rudy Severns, Design Of Snubbers For Power Circuits, Internet [9] Cornel Dubilier, Designing an RC Snubber, Internet [10] A.M. Gole, Sinusoidal Pulse width modulation, Power Electronics, Internet, 2000 [11] Dr. Zainal Salam, Power Electronics and Drives, FKE, UTM Skudai, Johor Baru, 2002 [12] Dr. Zainal Salam, Power Electronics and Drives (Version 2), Internet, 2002 [13] Andi Hartono, Agung Warsito, Mochammad Facta,” Pengaturan Kecepatan Motor Induksi 3 Fasa Dengan Inverter Sinusoidal Pulse Wide Modulaton “ Laporan TA Jurusan Teknik Elektro FT Undip, 2004. [14] Agfianto Eko Putra, Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 (teori dan aplikasi), Penerbit Gava Media, 2002. [15] B.L. Theraja, Electrical Technology, Nirja
Sardiyanto Lahir dan besar di Semarang, Jawa Tengah. Setelah lulus D-III POLINES 2001 jurusan Teknik Elektro program studi Teknik Listrik, melanjutkan studi di Teknik Elektro Universitas Diponegoro dengan konsentrasi Ketenagalistrikan.
Mengetahui / Mengesahkan : Dosen Pembimbing Pembimbing I
Pembimbing II
Ir Agung Warsito. DHET NIP 131 668 485
Mochammad Facta, ST. MT NIP. 132 231 134
